《电器控制与PLC课程设计》-五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试

郑州航空工业管理学院
《电器控制与PLC课程设计》
课程设计说明书
2007级电气工程及其自动化专业 73 班级
题目五相十拍步进电动机控制程序的设计
与调试
姓名
学号
指导教师
二О一一年一月二十日
五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试一、控制要求：
1．五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,
正转顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB 2．用五个开关控制其工作：
1 号开关控制其运行 ( 启 / 停 )。

2 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 秒)。

3 号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)。

4 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 秒)。

5 号开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。

二、课题要求：
1．按题意要求, . I/O编址,画出控制梯形图。

2．对梯形图程序、硬件接线图加以说明。

3. 完成课程设计说明书
输入输出编址
控制步进电机的个输入开关及控制A、B、C、D、E五相绕组工作的输出端在PLC中的I/O编址如表1所示。

表1 I/O地址分配表
选择PLC类型
根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200 CPU222基本单元（8入/6出）1台
PLC外部接线图
PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。

步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如图3—1所示。

1M1L I0.0Q0.0
I0.1
I0.2
I0.3
2M
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
M
L+ DC24V Q0.1 Q0.2
2L Q0.3 Q0.4 Q0.5
N L1
SB1 SB2 SB3 SB4
QS
A
B
C
D
E
CPU222
220V AC
FU
图1步进电动机采用五相十拍控制外部接线图
控制流程图
由于上述具体控制要求，可作出步进电机在运行时的程序框图，如图3—2所示。

以工作框图为基本依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分为4个模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止；模块3：正转、反转；模块4：移位控制功能模块；模块:5：A、B、C、D、E五相绕组对象控制。

然后，将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求。

图2 控制流程图
梯形图程序设计
步进控制设计
采用移位指令进行步进控制。

首先指定移位寄存器MW0，按照五相十拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表2。

表2 移位寄存器初值
每右移1位，电机前进一个布距角（一拍），完成十拍后重新赋初值
其中M1.2、M1.3、M1.4、M1.5、M1.6和M1.7始终为“0”。

据此，可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，如表1、2所示。

从而得出五相绕组的控制逻辑关系式：
正转时
A相Q0.0=M1.1+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0
B相Q0.1=M1.1+M1.0+M0.7+M0.1+M0.0
C 相Q0.2=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.5
D相Q0.3=M0.7+M0.6+M0.5+M0.4+M0.3
E相Q0.4= M0.5+M0.4+M0.3+M0.2+M0.1
反转时
A相Q0.0=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.0
B相Q0.1=M1.1+M1.0+M0.2+M0.1+M0.0
C相Q0.2=M0.4+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0
D相Q0.3=M0.6+M0.5+M0.4+M0.3+M0.2
E相Q0.4=M1.0 +M0.7+M0.6+M0.5+M0.4
表1 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（正转）
表2 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（反转）
梯形图设计
启停使用单按钮控制。

梯形图设计如下，首先，按SB2(SB3或SB4)初次选择一种步进速度，五相步进电动机的速度由定时器T33控制，把三个值50、10、3分别送到VW100可得到低速、中速、高速三种速度。

再按SB1，M2.0得电，移位寄存器赋初值，电机开始转动，且定时器开始计时，到设定值时，T33得电动作，移位寄存器值右移一位，C21计数一次，然后T33重新计时。

计数十次后动作C21使移位寄存器重新赋值，依次循环。

QS控制正反转，ON时I0.4得五相步进电动机正转，OFF时 I0.4失电五相步进电动机为反转。

再按一下SB1，C20动作，M20失电，C21复位电机停止转动。

语句表
设计总结
通过这次设计实践。

我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视。

在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。

PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。

首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。

达到这个水平你只能读懂编好的程序，并可以设计一些工程需要程序。

在一些大型程序中还需要用到数据库的知识，PLC入门很快但要不断进取努力。

最后感谢在大学三年半期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们，没有他们的帮助就没有我今天的成绩。

参考文献
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